石油的形成過程是一箇複雜的地質現象，主要理論包括生物成油理論和非生物成油理論。具體如下：
生物成油理論。認爲石油是由古代生物體在死亡後被埋藏在缺氧的環境中，經過長時間的地質作用，如高溫和高壓，逐漸轉化而成的。這些生物體可能是古代海洋或湖泊中的動物、植物，特別是低等的動植物，如藻類、細菌、蚌殼、魚類等。這些有機物質與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積岩下，隨着時間的推移，它們在地下的高溫和高壓下逐漸轉化，首先形成臘狀的油頁岩，後來退化成液態和氣態的碳氫化合物。這些比附近的岩石輕的碳氫化合物向上滲透到附近的岩層中，聚集形成油田。
非生物成油理論。認爲石油來自於地幔，即石油是地幔中的岩漿在缺氧的環境條件下形成的產物。這一理論認爲地球上的碳、氫元素普遍分佈，烴類是由地核的氫元素與地幔中的碳元素髮生氣化作用的產物。
這兩種理論都有其支持者和反對者，且都未能完全解釋所有石油形成的細節。石油的形成是一箇涉及地質、化學和生物學多領域的複雜過程。